KR102321153B1 - 이동 가능한 물체의 높이 제어를 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

이동 가능한 물체를 제어하기 위한 방법 및 시스템이 개시된다. 상기 방법 및 시스템은 상기 이동 가능한 물체의 원하는 높이와 측정된 높이 간의 차이를 결정하는 단계; 및 상기 이동 가능한 물체의 기준 속도를 결정하고, 상기 원하는 높이와 상기 측정된 높이 간의 상기 차이 및 상기 기준 속도에 기초하여 상기 이동 가능한 물체를 조정하는 단계를 포함하거나 또는 수행하도록 구성될 수 있다.

Description

이동 가능한 물체의 높이 제어를 위한 시스템 및 방법
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본 개시는 일반적으로 이동 가능한 물체 제어에 관한 것으로, 상세하게는 이동 가능한 물체의 높이를 제어하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
때로는 "드론"이라고도 하는 무인 항공기(unmanned aerial vehicle, UAV)는 적재물(payload), 예컨대 화물, 광학 장비(예를 들어, 광 카메라, 비디오 카메라 등), 감지 장비, 또는 다른 유형의 적재물을 운반하도록 구성될 수 있다. 때로는 UAV가 광학 장비나 감지 장비를 이용하여 수집되는 정보와 관련하여 제어됨으로써 사람, 차량, 이동 물체 등과 같은 타깃을 식별하여 따라가거나 또는 "추적"할 수 있다. UAV가 타깃 추적을 수행하기 위해 사용되면, UAV가 타깃 및/또는 지면에서부터 소정의 거리를 유지하도록 하는 것이 종종 바람직하다. 예를 들어, UAV가 타깃의 뒤에서(또는 앞에서) 소정의 거리를 두고 및/또는 지면 위에서 소정의 거리를 두고 타깃을 추적하는 것이 바람직할 수 있다.
타깃이 추적되고 있는 경우, 타깃은 평평하지 않은 지형이나 경사진 지형(예를 들어, 언덕, 계단, 경사로 등)을 통과할 수 있다. 타깃은 방해물, 예컨대 벽, 빌딩, 차량, 및/또는 지면 위로 소정의 높이에 있는 다른 물체와 마주칠 수도 있다. 타깃이 경사진 지형 또는 방해물과 마주치면, 타깃은 이를 회피하거나(즉, 평평한 지면 위에 머무르거나) 또는 통과할 수 있으며, 그렇게 함으로써 고도를 변경할 수 있다. 현재의 타깃 추적 시스템은, 타깃이 평평하지 않은 지형 또는 경사진 지형 또는 장애물을 통과할 때 안정적인 비행을 유지하면서 동시에 목표를 추적할 수 없다. 즉, 타깃으로부터 원하는 수평 거리를 유지할 수 있는 현재의 타깃 추적 시스템은, 타깃 추적 중에 경사 및 방해물 등을 마주치면 수직 방향에서 원하는 비행 파라미터로 안정된 비행을 유지하도록 또한 구성되어 있지 않다.
결과적으로, 변화하는 지형 위에서 움직이는 이동 가능한 물체의 높이를 측정하고 제어하기 위한 개선된 시스템 및 방법이 필요하다.
일 양태에서, 본 개시는 타깃을 추적하기 위해 이동 가능한 물체를 제어하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 상기 이동 가능한 물체의 원하는 높이와 측정된 높이 간의 차이를 결정하는 단계, 및 상기 이동 가능한 물체 또는 상기 타깃의 기준 속도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 원하는 높이와 상기 측정된 높이 간의 상기 차이 및 상기 기준 속도에 기초하여 상기 이동 가능한 물체를 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 본 개시는 타깃을 추적하기 위해 이동 가능한 물체를 제어하기 위한 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 명령이 저장되어 있는 메모리, 및 프로세서를 가진 컨트롤러를 포함할 수 있다. 상기 프로세서는 상기 이동 가능한 물체의 원하는 높이와 측정된 높이 간의 차이를 결정하고, 상기 이동 가능한 물체 또는 상기 타깃의 기준 속도를 결정하며, 상기 원하는 높이와 상기 측정된 높이 간의 상기 차이 및 상기 기준 속도에 기초하여 상기 이동 가능한 물체를 조정하기 위해 상기 명령을 실행하도록 구성될 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 개시는 무인 항공기(UAV)에 관한 것이다. 상기 UAV는 추진 장치, 명령을 저장하는 메모리, 및 상기 추진 장치와 통신하고 또한 타깃 물체를 추적하기 위해 상기 UAV를 제어하도록 구성된 컨트롤러를 포함할 수 있다. 상기 컨트롤러는 상기 UAV의 원하는 높이와 측정된 높이 간의 차이를 결정하고, 상기 UAV 또는 상기 타깃의 수평 속도를 결정하며, 상기 원하는 높이와 상기 측정된 높이 간의 상기 차이 및 상기 수평 속도에 기초하여 상기 UAV를 조정하기 위해 상기 명령을 실행하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 개시는 명령을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체에 관한 것이다. 상기 명령은, 실행되는 때 컴퓨터로 하여금, 타깃을 추적하기 위해 이동 가능한 물체를 제어하는 방법을 수행하게 한다. 상기 방법은 상기 이동 가능한 물체의 원하는 높이와 측정된 높이 간의 차이를 결정하는 단계, 상기 이동 가능한 물체 또는 상기 타깃의 기준 속도를 결정하는 단계, 및 상기 원하는 높이와 상기 측정된 높이 간의 상기 차이 및 상기 기준 속도에 기초하여 상기 이동 가능한 물체를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 제어 시스템을 가진 예시적인 이동 가능한 물체를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 단말기를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 좌표 시스템과 축 관례를 나타낸 도면이다.
도 5a는 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 추적 시스템을 나타낸 도면이다.
도 5b는 본 개시의 실시예에 따른 타깃 추적을 위한 시스템을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 추적 시스템을 나타낸 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 추적 시스템을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 제어 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
다음의 상세한 설명은 첨부 도면을 참조한다. 가능하면 언제든지, 동일한 참조 번호가 도면 및 이하의 설명에서 동일하거나 유사한 부분을 참조하는 데 사용된다. 본 명세서에서는 여러 가지의 예시적인 실시예가 설명되지만, 수정, 변형, 및 다른 구현이 가능하다. 예를 들어, 도면에 도시된 구성 요소를 대체하거나, 추가하거나 또는 수정이 이루어질 수 있으며, 개시된 방법을 대체하거나, 재정렬하거나, 제거하거나 또는 추가함으로써 본원에 기술된 예시적인 방법이 변경될 수 있다. 다음의 상세한 설명은 개시된 실시 형태 및 개시된 예에 한정되지 않는다. 대신에, 적절한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해 정의되어 있다.
많은 산업분야에서 그리고 많은 상황에서, 무인 항공기(unmanned aerial vehicle, UAV)가 요원에게 소정의 작업을 직접 수행하는 책임을 덜어 주는 유용한 툴로 인식되고 있다. 예를 들어, UAV는 전문적이고 오락적인 환경에서 화물을 배달하고, 감시를 수행하며, 다양한 종류의 이미징 데이터와 감지 데이터(예를 들어, 사진, 비디오, 초음파, 적외선 등)를 수집하는 데 사용되어 인간 능력의 큰 유연성과 개선을 제공한다.
UAV가 "무인(unmanned)"일 수 있더라도, 즉 탑승 요원 없이 작동될 수 있더라도, UAV는 비행 및/또는 다른 연관된 작업(예를 들어, 화물을 제어하는 것, 이미징 장비를 작동하는 것 등)의 복수의 측면의 제어를 책임지고 있을 수 있는 비탑승 요원에 의해 종종 완전히 또는 부분적으로 작동된다. 많은 상황에서, UAV에 탑재된 이미징 장비를 작동시키는 것과 같은 관련 작업이 비행 제어와 동시에 수행되어야 하는데, 이것이 어려울 수 있다.
예를 들어 전문 사진술, 영화 촬영, 및 비디오 촬영에서는, 촬상 장치가 UAV에 장착되어 요원이 포착하기에 너무 어려울 수 있는 정지된 시각 및/또는 움직이는 시각에서 특정 장면(footage)를 포착하는 데 사용된다. 이러한 상황에서, 촬상 장비의 작동과 동시에 UAV 비행 파라미터가 제어되어야 하므로 오퍼레이터에게는 높은 수준의 기술이 요구될 수 있다. 비행 제어를 단순화하고 또한 오퍼레이터가 촬상 장비 조작에 더 집중할 수 있도록, 일부 UAV는 목표 추적을 수행하도록 구성됨으로써, UAV가 움직이는 타깃(예를 들어, 사람, 차량 또는 다른 움직이는 물체)을 자동 추적할 수 있게 한다.
UAV가 타깃으로부터 특정 거리에 있는 목표물을 따라가면서 안정된 비행을 자동으로 유지할 수 있게 하므로, 타깃 추적이 UAV 조작자에게 도움이 될 수 있다. 예를 들어, 오퍼레이터는 UAV가 타깃으로부터 소정의 수평 거리(예를 들어, 뒤 또는 앞에서) 또는 지면으로부터 소정의 수직 거리(즉, 소정의 높이)에서 타깃을 따라 가기를 원할 수도 있다. 하지만, 타깃이 평평하지 않거나 또는 경사진 지형(예를 들어, 언덕, 계단, 경사로 등)을 통과하는 경우 또는 방해물, 예컨대 비행 중에 지면 상의 소정의 높이에 있는 벽, 빌딩, 차량, 및/또는 다른 물체와 마주치는 경우, 타깃 추적 중에 UAV의 고도를 제어하는 것이 어려울 수 있다. 이러한 특징과 물체는 타깃 추적 시스템에 의해 검출되어, UAV 높이를 결정하는 것이 왜곡될 수 있다. 이러한 왜곡으로 인해 UAV 높이가 갑자기 변경되어 추적 시스템이 반응하게 되는데, 이로 인해 일관성 없는 필름 및 비디오 장면이 만들어지거나 또는 높이 변경에 대응하기 위해 광학 장비를 지속적으로 조정하는 것이 사용자에게 필요할 수 있다. 따라서, 타깃 추적 중에 UAV 높이를 결정하고 제어하기 위한 개선된 시스템 및 방법이 요구된다.
도 1은 환경 내에서 이동하거나 주행하도록 구성될 수 있는 예시적인 이동 가능한 물체(10)를 나타낸 도면이다. 이동 가능한 물체(10)는 임의의 적합한 매체(예를 들어, 표면, 공기, 물, 레일, 공간, 지하 등) 위 또는 그 내부에서 이동하도록 구성된 임의의 적합한 물체, 장치, 메커니즘, 시스템, 또는 기계일 수 있다. 예를 들어, 이동 가능한 물체(10)는 무인 항공기(UAV)일 수 있다. 본 명세서의 예시적인 목적을 위해 여기서는 이동 가능한 물체(10)가 UAV로서 도시되고 설명되어 있지만, 다른 유형의 이동 가능한 물체(예를 들어, 바퀴 달린 물체, 항해 물체, 운동 물체, 다른 비행 물체 등)도 본 개시에 따른 실시예에 대안적으로 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, UAV라는 용어는 (예를 들어, 전자 제어 시스템을 통해) 작동되도록 및/또는 자동 제어되도록 및/또는 비탑승 요원에 의해 수동으로 제어되도록 구성된 비행 장치를 지칭할 수도 있다.
이동 가능한 물체(10)는 하우징(11)을 가질 수 있고, 하나 이상의 추진 조립체(12)를 포함할 수 있으며, 적재물(14)을 운반하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 적재물(14)은 캐리어(16)에 의해 이동 가능한 물체(10)에 연결되거나 부착될 수 있고, 캐리어(16)는 적재물(14)과 이동 가능한 물체(10) 간에 1도 이상의 상대적인 움직임을 허용할 수 있다. 다른 실시예에서, 적재물(14)은 캐리어(16) 없이 이동 가능한 물체(10)에 직접 장착될 수 있다. 이동 가능한 물체(10)는 감지 시스템(18), 통신 시스템(20), 및 다른 구성 요소와 통신하는 컨트롤러(22)를 포함할 수도 있다.
이동 가능한 물체(10)는 하나 이상의(예를 들어, 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 10개, 15개, 20개 등) 추진 장치, 예컨대 다양한 위치(예를 들어, 이동 가능한 물체(10)의 상부, 측방, 전방, 후방 및/또는 바닥)에 위치하여 이동 가능한 물체(10)를 추진시키고 조정하기 위한 하나 이상의 추진 조립체(12)를 포함할 수 있다. 추진 조립체(12)는 제어된 비행을 유지하기 위한 힘을 생성하도록 작동 가능한 장치 또는 시스템일 수 있다. 추진 조립체(12)는 전원을 공유할 수 있거나 또는 각각 개별적으로 전원을 포함하거나 전원에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 전원은, 예컨대 모터(M)(예를 들어, 전기 모터, 유압 모터, 공기 모터 등), 엔진(예를 들어, 내연 엔진, 터빈 엔진 등), 배터리 뱅크 등, 또는 이들의 조합이다. 각각의 추진 조립체(12)는 전원에 구동 가능하게 연결되고 제어되는 비행을 유지하기 위한 힘을 생성하는 데 참여하도록 구성된 하나 이상의 로터리 컴포넌트(24)를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 로터리 컴포넌트(24)는 로터, 프로펠러, 블레이드, 노즐 등(샤프트, 액슬, 휠, 유압 시스템, 공압 시스템 상에서 구동되거나 또는 이들에 의해 구동될 수 있음), 또는 전원으로부터 동력을 전달하도록 구성된 다른 구성 요소나 시스템을 포함할 수 있다.
추진 조립체(12) 및/또는 회전 구성 요소(24)는 서로에 대해 및/또는 이동 가능한 물체(10)에 대해 조절 가능할(예를 들어, 기울어질) 수 있다. 대안적으로, 추진 조립체(12)와 로터리 컴포넌트(24)는 서로에 대해 및/또는 이동 가능한 물체(10)에 대해 고정된 오리엔테이션(orientation)을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 추진 조립체(12)는 동일한 유형일 수 있다. 다른 실시예에서, 추진 조립체(12)는 복수의 서로 다른 유형일 수 있다. 일부 실시 예에서, 모든 추진 조립체(12)는 일제히(예를 들어, 모두 동일한 속도로 및/또는 각도로) 제어될 수 있다. 다른 실시 예에서, 하나 이상의 추진 장치는 예를 들어, 속도 및/또는 각도에 대해 독립적으로 제어될 수 있다.
추진 조립체(12)는 하나 이상의 수직 방향과 수평 방향으로 이동 가능한 물체(10)를 추진시키고 또한 이동 가능한 물체(10)를 하나 이상의 축을 중심으로 회전시키도록 구성될 수 있다. 즉, 추진 조립체(12)는 이동 가능한 물체(10)의 병진 운동 및 회전 운동을 생성하고 유지하기 위한 양력(lift) 및/또는 추력(thrust)을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 추진 조립체(12)는 이동 가능한 물체(10)가 원하는 고도를 달성하여 유지하고, 모든 방향으로 이동하기 위한 추력을 제공하며, 이동 가능한 물체(10)의 조종을 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 추진 조립체(12)는 이동 가능한 물체(10)가 수직 이륙 및 착륙(즉, 수평 추력 없는 이륙 및 착륙)을 수행할 수 있게 한다. 다른 실시예에서, 이동 가능한 물체(10)는 비행을 달성하고 유지하기 위해 일정한 최소 수평 추력을 필요로 할 수 있다. 도 4와 관련되어 후술하는 바와 같이, 추진 조립체(12)는 복수의 축을 따라 및/또는 복수의 축을 중심으로 이동 가능한 물체(10)의 움직임이 가능하도록 구성될 수 있다.
적재물(14)은 하나 이상의 감지 장치(19)를 포함할 수 있다. 감지 장치(19)는 데이터 또는 정보를 수집하거나 생성하기 위한, 예컨대 타깃의 이미지 또는 비디오(예를 들어, 물체, 풍경, 사진 또는 비디오 촬영의 대상 등)를 측량, 추적, 및 캡처하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 감지 장치(19)는 이미지를 생성하는 데 사용될 수 있는 데이터를 수집하도록 구성된 촬상 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 촬상 장치는 사진 카메라, 비디오 카메라, 적외선 촬상 장치, 자외선 촬상 장치, X선 장치, 초음파 촬상 장치, 레이더 장치 등을 포함할 수 있다. 감지 장치(19)는, 마이크로폰 또는 초음파 검출기와 같은 오디오 데이터를 캡쳐하기 위한 장치를 또한 또는 대안적으로 포함할 수 있다. 감지 장치(19)는 시각 신호, 오디오 신호, 및/또는 전자기파 신호를 캡쳐하기 위한 다른 적합한 센서를 또한 또는 대안적으로 포함할 수 있다.
감지 장치(19)는 이동 가능한 물체(10)의 위치 또는 배치를 측정하거나, 계산하거나, 그렇지 않으면 결정하기 위한 장치를 또한 또는 대안적으로 포함한다. 예컨대, 감지 장치(19)는 이동 가능한 물체(10)의 높이(즉, 지면 상의 거리) 및/또는 이동 가능한 물체(10)의 고도(즉, 해수면에 대한 고도)를 결정하기 위한 장치일 수 있다. 감지 장치(19)는 광 센서(예를 들어, 카메라, 쌍안 카메라 등), 초음파 센서, 기압계, 레이더 시스템(예를 들어, 밀리미터파 레이더), 레이저 시스템 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 이동 가능한 물체(10)에는 각각 상이한 측정 신호를 생성하도록 작동 가능한 다수의 감지 장치(19)가 장착될 수 있다. 감지 장치(19)는 이동 가능한 물체(10)의 움직임, 오리엔테이션, 및/또는 위치를 결정하기 위한 장치, 예컨대 측위 시스템(positioning system)(예를 들어, GPS, GLONASS, Galileo, Beidou, GAGAN 등)을 위한 측위 센서, 움직임 모델 센서, 관성 센서(예를 들어, IMU 센서), 근접 센서, 이미지 센서 등을 또한 또는 대안적으로 포함할 수 있다. 감지 장치(19)는 또한 센서를 포함하거나 또는 주변 환경에 관한 데이터나 정보, 예컨대 날씨 정보(예를 들어, 온도, 압력, 습도 등), 조명 조건, 공기 성분, 또는 주변 장애물(예를 들어, 물체, 구조물, 사람, 다른 차량 등)을 제공하도록 구성될 수 있다.
캐리어(16)는 적재물(14)을 잡거나 및/또는 이동 가능한 물체 (10)에 대해 적재물(14)이 조정(예를 들어, 회전)될 수 있게 하는 하나 이상의 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 캐리어(16)는 짐벌(gimbal)일 수 있다. 후술하는 바와 같이, 캐리어(16)는 하나 이상의 축을 중심으로 적재물(14)을 회전시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 캐리어(16)는 적재물(14)의 원근감을 보다 잘 제어할 수 있도록 각 축을 중심으로 360°의 회전을 허용하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 캐리어(16)는 축 중에서 하나 이상의 축을 중심으로 360°보다 작도록(예를 들어, ≤ 270°, ≤ 210°, ≤ 180, ≤ 120°, ≤ 90°, ≤ 45°, ≤ 30°, ≤ 15° 등) 적재물(14)의 회전 범위를 제한할 수 있다.
통신 시스템(20)은 데이터, 정보, 명령, 및/또는 컨트롤러(22)와 오프-보드 엔티티(off-board entity) 간에 다른 유형의 신호의 통신이 가능하도록 구성될 수 있다. 통신 시스템(20)은 신호를 송신하거나 및/또는 수신하도록 구성된 하나 이상의 구성 요소, 예컨대 단방향 또는 양방향 통신을 수행하도록 구성된 수신기, 송신기, 또는 송수신기를 포함할 수 있다. 통신 시스템(20)의 구성 요소는 하나 이상의 통신 네트워크, 예컨대 무선 네트워크, 셀룰러 네트워크, 블루투스 네크워크, 와이파이 네크워크, RFID 네트워크, 및/또는 데이터, 정보, 명령, 및/또는 다른 신호를 나타내는 신호를 전송하는 데 사용 가능한 다른 유형의 통신 네트워크를 통해 오프-보드 엔티티와 통신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 통신 시스템(20)은 비행 중에 이동 가능한 물체(10)를 제어하기 위한 입력을 제공하는 사용자 입력 장치, 예컨대 제어 단말기("단말기")(26)와의 통신이 가능하도록 구성될 수 있다.
단말기(26)는 입력, 예컨대 사용자로부터의 입력(즉, 사용자 입력)을 수신하고, 입력을 나타내는 신호를 컨트롤러(22)에 전달하도록 구성될 수 있다. 단말기(26)는 입력을 수신하고, 하나 이상의 유형의 정보, 예컨대 이동 가능한 장치(10)(예를 들어, 추진 조립체(12)), 적재물(14), 및/또는 캐리어(16)를 이동시키거나 또는 조작하는 제어 데이터(예를 들어, 신호)를 나타내는 대응하는 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 단말기(26)는 이동 가능한 물체(10)로부터의 데이터와 정보, 예를 들어 위치 데이터, 속도 데이터, 가속 데이터, 감지 데이터, 및 다른 데이터에 관한 동작 데이터, 및 이동 가능한 물체(10), 그 구성 요소, 및/또는 그 주변 환경에 관한 정보를 수신하도록 구성될 수도 있다. 단말기(26)는 비행 파라미터를 제어하도록 구성된 물리적 스틱을 가진 리모콘, 또는 동일한 목적을 위한 가상의 콘트롤을 가진 스마트폰이나 태블릿과 같은 터치 스크린 장치, 또는 스마트폰이나 태블릿 상의 애플리케이션, 또는 이들의 조합일 수 있다.
이제 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 단말기(26)는 단말기(26)와 다른 엔티티 간의 정보의 통신을 용이하게 하는 통신 장치(28), 예컨대 이동 가능한 물체(10)를 포함할 수 있다. 통신 장치(28)는 안테나 또는 신호를 송신하거나 수신하도록 구성된 다른 장치를 포함할 수 있다. 단말기(26)는 이동 가능한 물체(10)로의 통신을 위해 사용자로부터의 입력을 수신하도록 구성된 하나 이상의 입력 장치(30)를 포함할 수도 있다. 도 2a는 이동 가능한 물체(10)(수동 비행 제어 설정, 자동 비행 제어 설정, 비행 제어 지원 설정 등)의 원하는 움직임 또는 캐리어(16), 적재물(14), 또는 다른 컴포넌트의 원하는 제어를 나타내는 사용자 입력을 수신하도록 구성된 복수의 입력 장치(30)를 가진 단말기(26)의 일 실시예를 도시하고 있다. 하지만, 단말기의 다른 가능한 실시예 또는 레이아웃이 가능할 수 있으며, 본 개시의 범위 안에 있다는 것이 이해된다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 단말기(26)는 사용자로의 정보 및/또는 사용자로부터의 정보(예를 들어, 적재물(14)로 캡쳐되는 이동 가능한 물체(10)의 움직임 및/또는 이미징 데이터에 관한 정보)를 표시하거나 및/또는 수신하도록 구성된 표시 장치(32)를 포함할 수도 있다. 일부 실시예에서, 표시 장치(32)는 다기능 스크린(34)을 통해 사용자 입력을 수신할 뿐만 아니라 다기능 스크린(34) 상에 정보를 표시하도록 구성된 다기능 표시 장치일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 표시 장치(32)는 다기능 스크린(34)을 통해 하나 이상의 사용자 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 다기능 스크린(34)은 사용자 입력을 수신하기 위한 유일한 입력 장치를 구성할 수 있다. 일부 실시예에서, 표시 장치(32)는 단말기(26) 및/또는 이동 가능한 물체(10)와 통신하는 휴대 전화기, 태블릿, 컴퓨터 등과 같은 별도의 전자 장치의 표시 장치일 수 있다. 예를 들어, 단말기(26)(또는 이동 가능한 물체(10))는 메모리 및 적어도 하나의 프로세서를 가진 전자 장치와 통신하도록 구성될 수 있다. 그 다음에, 전자 장치는 전자 장치와 연관된 입력 장치(예를 들어, 다기능 디스플레이, 버튼, 저장된 앱, 웹 기반 애플리케이션 등)를 통해 사용자 입력을 제공하는 데 사용될 수 있다. 단말기(26)(또는 이동 가능한 물체(10))와 전자 장치 간의 통신은 또한 소프트웨어 업데이트 패키지를 허용하거나 및/또는 (예를 들어, 통신 시스템(20)을 통해) 다른 정보가 수신되고 나서 제어기(22)에 전달되도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 단말기(26)는 하나 이상의 사용자 입력을 수신하기 위한 대화형 그래픽 인터페이스일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 즉, 단말기(26)는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)일 수 있거나 및/또는 사용자 입력을 수신하기 위한 입력 장치(30)의 하나 이상의 그래픽 버전을 포함한다. 단말기(26) 및/또는 입력 장치(30)의 그래픽 버전은 표시 장치(예를 들어, 표시 장치(32)) 또는 다기능 스크린(예를 들어, 다기능 스크린(34)) 상에 표시 가능할 수 있으며, 그래픽 특성, 예컨대 대화형 그래픽 특성(예를 들어, 그래픽 버튼, 텍스트 박스, 드롭다운 메뉴, 대화형 이미지 등)을 포함한다. 일부 실시예에서, 단말기(26)는 표시 장치 또는 사용자 입력을 수신하는 임의의 적합한 전자 장치(예를 들어, 휴대 전화, 태블릿 등)의 다기능 스크린 상에 대화형 인터페이스를 제공하기 위한 컴퓨터 애플리케이션(예를 들어, "앱")일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다.
도 3는 이동 가능한 물체(10)의 타깃 추적 및/또는 높이 제어를 제어하도록 구성된, 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 제어 시스템(35)을 나타낸 도면이다. 제어 시스템(35)은 감지 시스템(18), 통신 시스템(20), 및 컨트롤러(22)와 통신하는 추진 시스템(37)(예를 들어, 추진 조립체(12)와 관련된 구성 요소)을 포함할 수 있다. 컨트롤러(22)는 하나 이상의 구성 요소, 예를 들어 메모리(36) 및 적어도 하나의 프로세서(38)를 포함할 수 있다. 메모리(36)는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체이거나 이 매체를 포함할 수 있고, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체의 하나 이상의 메모리 유닛을 포함할 수 있다. 메모리(36)의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는 플로피 디스크, 광 디스크, DVD, CD-ROM, 마이크로드라이브, 및 광 자기 디스크를 포함하는 임의의 유형의 디스크, ROM, RAM, EPROM, EEPROM, DRAM, VRAM, 플래시 메모리 장치, 마그네틱 또는 광학 카드, 나노시스템(분자 메모리 IC를 포함), 또는 명령 및/또는 데이터를 저장하기에 적합한 임의의 유형의 매체 또는 장치일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 메모리 유닛은 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체(예를 들어, SD 카드, RAM 등과 같은 착탈식 매체 또는 외부 스토리지)의 영구적인 부분 및/또는 착탈식 부분을 포함할 수 있다.
감지 시스템(18)으로부터의 정보와 데이터는 메모리(36)의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체에 전달되어 저장될 수 있다. 메모리(36)와 연관된 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는, 본 명세서에서 설명되는 방법의 임의의 적합한 실시예를 수행하기 위해, 프로세서(38)에 의해 실행 가능한 로직, 코드 및/또는 프로그램 명령을 저장하도록 또한 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(36)와 연관된 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 판독가능 명령을 저장하도록 구성될 수 있고, 컴퓨터 판독가능 명령은 프로세서(38)에 의해 실행되는 경우 프로세서로 하여금 하나 이상의 단계를 포함하는 방법을 수행하게 한다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 명령에 기초하여 프로세서에 의해 수행되는 방법은, 처리 입력, 예컨대 데이터 또는 메모리(36)의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 정보의 입력, 단말기(26)로부터 수신되는 입력, 감지 시스템(18)으로부터 수신되는 입력(예를 들어, 감지 시스템으로부터 직접 수신되거나 또는 메모리로부터 회수되는 입력), 및/또는 통신 시스템(20)을 통해 수신되는 다른 입력을 필요로 할 수 있다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는, 프로세서(38)에 의해 처리될 수 있게끔 감지 시스템(18)으로부터의 감지 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는 프로세서(38)에 의해 생성된 처리 결과를 저장하는 데 사용될 수 있다.
프로세서(38)는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있으며, 프로그램 가능한 프로세서(예를 들어, 중앙처리장치(CPU))를 구현할 수 있다. 프로세서(38)는, 하나 이상의 방법 단계를 수행하기 위해 프로세서(38)에 의해 실행 가능한 프로그램이나 명령을 저장하도록 구성된 메모리(36) 또는 다른 메모리 장치에 동작 가능하게 연결될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 방법 단계가 메모리(36)에 저장되고 프로세서(38)에 의해 수행되어 프로세서(38)가 방법 단계를 수행하도록 구성될 수 있다는 것을 유의해야 한다.
일부 실시예에서, 프로세서(38)는 대안적으로 추적 제어 모듈(40)과 높이 제어 모듈(42)(아래에서 더 상세하게 설명될 것임)과 같은 하나 이상의 제어 모듈에 작동 가능하게 연결될 수 있거나 및/또는 이를 포함할 수 있다. 트래킹 제어 모듈(40)은, 6개의 자유도(예를 들어, 그 좌표 축을 따른 3개의 병진운동 방향 및 좌표 축을 중심으로 3개의 회전 방향)에 대해 이동 가능한 물체(10)의 공간적 배치, 속도, 및/또는 가속도를 조정하여 이동 가능한 물체(10)가 타깃을 추적할 수 있도록, 이동 가능한 물체(10)의 추진 조립체(12)를 제어하는 것을 돕도록 구성될 수 있다. 높이 제어 모듈(42)은, 타깃 추적이 실행되고 있으면 수직 방향으로 이동 가능한 물체(10)의 위치, 속도, 및/또는 가속도를 조절하기 위해, 이동 가능한 물체(10)의 추진 조립체(12)를 제어하는 것을 돕도록 구성될 수 있다. 트래킹 제어 모듈(40)과 높이 제어 모듈(42)은, 프로세서(38) 상에서 실행하기 위한 소프트웨어로 구현될 수 있거나, 또는 프로세서(38)(도면에는 도시하지 않음)와 별도인 하드웨어 컴포넌트 또는 소프트웨어 컴포넌트로 구현될 수 있다.
프로세서(38)는 통신 시스템(20)에 작동 가능하게 연결되고, 하나 이상의 외부 장치(예를 들어, 단말기(26), 표시 장치(32), 또는 다른 원격 컨트롤러)로부터 데이터를 전송하거나 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다. 임의의 적절한 통신 수단이 유선 통신 또는 무선 통신을 통해 데이터 및 정보를 제어기(22)에 또는 제어기(22)로부터 전송하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 통신 시스템(20)은 근거리 통신 네트워크(LAN), 광역 통신 네트워크(WAN), 적외선, 무선, 와이파이, 점대점(P2P) 네트워크, 통신 네트워크, 및 클라우드 통신 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 선택적으로, 탑과 같은 중계국, 또는 위성, 또는 이동국이 사용될 수 있다. 무선 통신은 근접 의존적이거나 또는 근접 독립적일 수 있다. 일부 실시예에서, 시야(line-of-sight)가 통신에 필요할 수 있거나 또는 필요하지 않을 수 있다. 통신 시스템(20)은 감지 시스템(18)으로부터 하나 이상의 감지 데이터, 프로세서(38)에 의해 생성된 처리 결과, 사전 설정된 제어 데이터, 단말기(26) 또는 원격 컨트롤러로부터의 사용자 명령 등을 전송하거나 및/또는 수신할 수 있다.
컨트롤러(22)의 구성 요소는 임의의 적합한 구성으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(22)의 하나 이상의 구성 요소가 이동 가능한 물체(10), 캐리어(16), 적재물(14), 단말기(26), 감지 시스템(18), 또는 이들 중 하나 이상과 통신하는 추가적인 외부 장치 위에 위치할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 프로세서 또는 메모리 장치가 예컨대, 물체(10), 캐리어(16), 적재물(14), 단말기(26), 감지 시스템(18), 이들 중 하나 이상과 통신하는 추가적인 외부 장치, 또는 이들의 적합한 조합 위와 같은 서로 다른 위치에 위치함으로써, 시스템에 의해 수행되는 처리 및/또는 메모리 기능의 임의의 적합한 양태가 전술한 위치 중 적어도 하나에서 일어날 수 있게 한다,
이동 가능한 물체(10)의 비행 거동은 정의된 좌표계에서 이해되고 제어될 수 있다. 예를 들어, 도 4는 이동 가능한 물체(10)의 관점에서 움직임을 설명하기 위해 이동 가능한 객체(10)에 대해 정의된 로컬 좌표계를 나타낸 도면이다. 로컬 좌표 시스템은 3개의 축, 예컨대 X-축(예를 들어, 제1 가로축), Y-축(예를 들어, 제2 가로축), 및 Z-축 (예를 들어, 수직 축)을 포함할 수 있다. 이동 가능한 물체(10)의 움직임은 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw), 수평 병진(예를 들어, 좌측, 우측, 전진, 후진 등), 수직 병진(높이 또는 고도), 수평 속도, 수직 속도, 회전 속도(방사형, 접선 방향, 축 방향 등) 및 가속도(예를 들어, 수평, 수직, 회전 가속도 등)를 포함할 수 있다. 로컬 좌표 시스템의 각 축은, 이동 가능한 물체(10)의 타깃 추적 및 높이 제어가 가능하도록 이동 가능한 물체(10)의 효과적인 제어를 용이하게 하기 위해 비행 중에 변경되거나 또는 조절될 수 있는 하나 이상의 특정한 위치 파라미터 또는 움직임 파라미터와 연관되어 있을 수 있다.
예를 들어, 도 4의 일반적인 로컬 좌표계에서, X 축, Y 축 및 Z 축 각각은 각 축에 관한 회전 운동과 각 변위뿐만 아니라 각각의 축 방향의 병진 운동과 선형 변위 및 각각의 축 방향을 따르는 병진 운동과 선형 변위와 연관될 수 있다. 도 4의 예에서, X-축은 피치 축이라고도 할 수 있으며, 피치 축을 중심으로 이동 가능한 물체(10)는 피치 회전 운동(예를 들어, 이동 물체 (10)의 전방 또는 후방 중 하나를 위쪽으로 기울이면서 다른 하나를 아래쪽으로 기울이도록 하는 운동)을 할 수 있고 또한 피치 축을 따라 이동 가능한 물체(10)가 좌우로(예를 들어, 좌측 또는 우측) 병진 운동을 할 수 있다. Y-축은 롤 축이라고도 할 수 있으며, 롤 축을 중심으로 이동 가능한 물체(10)는 롤 회전 운동(즉, 이동 가능한 물체(10)의 좌측 또는 우측 중 하나를 위쪽으로 기울이면서 다른 측을 아래쪽으로 기울이도록 하는 운동)을 할 수 있고 또한 롤 축을 따라 이동 가능한 물체(10)는 전방 및 후방 병진 운동을 할 수 있다. Z-축은 요 축(yaw axis)이라고도 할 수 있으며, 요 축을 중심으로 이동 가능한 물체(10)는 요 회전 운동(즉, X-축과 Y-축에 의해 정의된 평면 상의 그리고 이와 평행한 회전 운동)을 할 수 있고 또한 요 축을 따라 이동 가능한 물체(10)는 상하(즉, 수직, 고도 또는 높이) 병진 이동을 할 수 있다. 당업자라면 더 많은 수의 축 또는 더 적은 수의 축 또는 상이한 축 관례가 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 방향 및 평면 묘사(예를 들어, 좌우, 전후, 상하, 수평, 수직 등)는 단지 예시와 명확화를 위해 사용될 뿐이며 한정하지 않는다는 점을 유의해야 한다.
전술한 바와 같이, 사용자가 각 축을 따라 및/또는 각 축을 중심으로(예를 들어, 단말기(26)를 통해) 이동 가능한 물체(10)의 안정된 비행을 제어하고 유지하는 데 경험과 스킬(skill)이 필요한데, 특히 복잡한 비행 기동 중에 및/또는 사용자가 카메라와 같은 부착된 장비의 동작을 동시에 제어해야 하는 경우에 그렇다. 예를 들어, 도 5a를 참조하면, 사용자가 이동 가능한 물체(10)를 제어하여 로컬 좌표계의 X-축(또는 Y-축)을 따라 이동하는 타깃을 따라가게 하고 정렬을 유지하는 경우, 사용자는 종종 원하는 추적 파라미터(예를 들어, 타깃으로부터의 거리, 속도, 가속도, 높이 등)를 유지하면서 부착된 장비(예를 들어, 카메라)를 효과적으로 작동시키기 위해 노력을 많이 해야 한다. 타깃이 주행하는 지형이 고르지 않거나, 경사가 있거나 또는 고도가 변경되거나, 또는 타깃 및/또는 이동 가능한 물체가 통과할 수 있는 장애물이 있는 경우에는, 이 작업이 더욱 어려울 수 있다. 안정된 비행을 유지하면서 작업자가 목표물을 따라가도록 돕기 위해, 이동 가능한 물체(10)는 목표물을 자동으로 추적하도록(즉, 목표물 추적을 수행하도록) 구성될 수 있다. 즉, 감지 시스템(18) 및/또는 통신 시스템(20)과 함께, 컨트롤러(22)는, 데이터 및/또는 다른 입력을 생성하거나 및/또는 수신하고, 타깃을 식별하며, 바라는 추적 및 비행 파라미터에 따라 타깃을 따라가게끔 추진 시스템(예를 들어, 추진 조립체(12))을 제어하도록 구성될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 이동 가능한 물체(10)에 연결된 카메라(44)와 같은 감지 장치(즉, 도 1의 감지 장치(19))와 공동으로 타깃 추적이 수행될 수 있다. 카메라(44)는 이미지 좌표계(50) 내의 이미지 평면(48) 상에서 타깃 이미지(46)를 캡쳐하도록 구성될 수 있다. 이미지 평면(48) 내의 타깃 이미지(46) 주위에 경계 상자(52)가 생성될 수 있다.
타깃 이미지(46)는, 3차원 공간 내의 물점(object point)으로부터의 광선이 이미지 평면 상에 투영되어 이미지 점을 형성할 수 있다고 가정하는 애퍼처 이미징 모델(aperture imaging model)에 기초하여 표현될 수 있다. 카메라(44)는 광축(54), 중심(56)을 가진 거울, 및 초점 길이(58)를 포함할 수 있다. 광축(54)이 거울 중심(56)과 이미지 평면(48)의 중심 모두를 관통하면, 거울 중심(56)과 이미지 평면(48)의 중심 간의 거리가 초점 길이(58)와 동일하거나 또는 실질적으로 유사할 수 있다.
거울 중심(56)과 타깃 사이의 지면 상의 투영된 상대적 거리(60)(즉, 카메라 (44)와 타겟으로부터의 X-축을 따른 거리)는 기하학적 관계 및 좌표 변환에 기초하여 그 다음에 결정될 수 있다. 예를 들어, 타깃은 월드 좌표계에서 탑 타깃 포인트
Figure 112019045142651-pct00001
와 바텀 타깃 포인트
Figure 112019045142651-pct00002
를 가지고 있을 수 있으며, 각각 탑 이미지 포인트
Figure 112019045142651-pct00003
와 바텀 이미지 포인트
Figure 112019045142651-pct00004
로서 이미지 평면(48) 상에 투영될 수 있다. 탑 라인이 월드 좌표의 축 Z에 대해 처음에는 경사각(62)으로 거울 중심(56)과 탑 이미지 포인트를 통과한다. 또한, 바텀 라인이 축 Z으로부터 제2 경사각(64)으로 거울 중심(56)과 바텀 이미지 포인트를 통과한다.
카메라(44)에서 타깃의 상부와 하부까지의 방향 벡터(
Figure 112019045142651-pct00005
,
Figure 112019045142651-pct00006
)는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112019045142651-pct00007
Figure 112019045142651-pct00008
여기서,
Figure 112019045142651-pct00009
는 카메라의 고유 행렬(intrinsic matrix)을 나타내고,
Figure 112019045142651-pct00010
은 카메라 회전을 나타낸다.
타깃까지의 거리(60)는 이미지 좌표계(50) 내의 카메라(hc)의 높이 및 경계 상자(52)의 위치에 기초하여 그 다음에 결정될 수 있다. 예를 들어, 타깃까지의 거리(60)는
Figure 112019045142651-pct00011
로서 계산될 수 있고, 타깃 높이(66)는
Figure 112019045142651-pct00012
로서 계산될 수 있다. 여기서, hc는 is 카메라의 측정 높이 또는 유효 높이이고,
Figure 112019045142651-pct00013
는 지면 상의
Figure 112019045142651-pct00014
의 투영 길이이며,
Figure 112019045142651-pct00015
는 지면 상의
Figure 112019045142651-pct00016
의 투영 길이이고, 다음과 같이 정의된다.
Figure 112019045142651-pct00017
Figure 112019045142651-pct00018
그 후에, 심지어 타깃 고도가 바뀌는 경우에도(예를 들어, 타깃이 거친 지형, 경사, 계단을 가로지르거나, 물체를 오르거나, 다양한 고도에서 호버링하거나 비행하는 경우 등), 시스템은 (즉, X-축을 따른) 타깃까지의 수평 거리(60)를 추정할 수 있다. 타깃(10)과 이동 가능한 물체(10) 사이의 지면 상의 투영된 상대적인 거리(60)는
Figure 112019045142651-pct00019
로서 계산될 수 있다. 여기서,
Figure 112019045142651-pct00020
는 카메라에서 멀리 떨어진 단위 거리에서 타깃의 추정 높이를 제공하며, 아래의 수식을 이용하여 계산될 수 있다.
Figure 112019045142651-pct00021
타깃 추적을 제공하기 위해, 컨트롤러(22)는 비행 중에 원하는 값 또는 디폴트 값으로 수평 거리(60)를 유지하게끔 추진 조립체(12)를 자동으로 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 트래킹 제어 모듈(40)은 수평 거리(60)를 원하는 값(예를 들어, 단말기(26)를 통해 사용자에 의해 입력된 값) 또는 디폴트 값으로 유지하기 위해, 연속적으로 또는 주기적으로 수평 거리(60)를 계산하고, 피드백 제어(예를 들어, PID 제어)를 이용하도록 구성될 수 있다. 타깃을 추적하는 동안, 이동 가능한 물체가 거친 지형, 경사지, 다른 물체 등을 통과하는 경우와 같이 심지어 이동 가능한 물체(10)의 높이가 변하는 경우에도, 타깃 추적이 수행될 수 있다.
전술한 바와 같이, 수평면을 따라 타겟을 추적하는 것은 카메라(44)의 높이(hc)를 측정하거나, 아니면 결정할 것을 요구한다. 카메라(44)(또는 다른 유형의 감지 장치(19))가 이동 가능한 물체(10)에 직접 또는 캐리어(16)에 의해 연결되므로, 카메라(44)의 높이(hc)는 이동 가능한 물체(10)의 높이(hUAV)(또는 "실제 높이")에 관한 것이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "높이"는 기준 표면, 기준 물체, 기준 특성(예를 들어, 지형, 표면, 물체 등의 표면의 특성), 또는 다른 기준 위치로부터의 수직 축을 따른 거리를 지칭할 수도 있다. "실제 높이"가 물체의 높이를 지칭할 수도 있으며, 반면에 "측정 높이"가 높이 측정치(예를 들어, 상대적인 높이 또는 다른 높이의 실제 높이의 측정치)를 지칭할 수도 있다. 따라서, 이동 가능한 물체(10)의 실제 높이(hUAV)가 비행 중에 변함에 따라, 카메라(44)의 관점에서 타깃의 시야이나 관점이 변할 수 있다. 이러한 시야 또는 관점의 변화가 수평 방향으로의 타깃 추적(전술한 바와 같이)을 방해하지 않을 수 있지만, 카메라(44)가 타깃의 시야를 유지하는 것을 보장하거나 및/또는 고품질 광학 푸티지(high quality optical footage)가 수집되는 것을 보장하기 위해 오퍼레이터에게는 대단한 스킬이 필요할 수 있다. 예를 들어, 갑작스럽게 경사 또는 다른 물체를 통과하는 움직이는 타깃을 따라가기 위해 이동 가능한 물체(10)의 실제 높이(hUAV)에 대한 갑작스런 조정이 이루어지는 경우에, 또는 장애물(예를 들어, 벽 또는 다른 물체) 위를 비행하는 기동 중에, 사용자는 타깃의 시야를 유지하기 위해 카메라(44)를 신속하게 재조정할 필요가 있다. 이러한 급격한 높이 변화가 자주 발생하면, 오퍼레이터가 타깃 추적을 위해 타깃의 시야를 유지하면서 안정적인 광학 푸티지를 수집하는 것이 어려울 수 있다.
오퍼레이터가 이동 가능한 물체(10)의 실제 높이(hUAV)를 제어하는 것을 돕기 위해, 제어 시스템(35)(도 3을 참조)은 수평 방향으로 목표물을 추적하는 동안 이동 가능한 물체(10)의 실제 높이(hUAV)를 자동 제어하도록 구성될 수 있다. 이제 도 6을 참조하면, 제어 시스템(35)은 타깃 추적 중에 이동 가능한 물체(10)의 실제 높이(hUAV)의 피드백 제어를 할 수 있도록, 감지 시스템(18)에 의해 생성된 높이 측정치 및 이동 가능한 물체(10)의 수평 속도에 기초하여 추진 시스템(37)을 제어하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 제어 시스템(35)은 감지 시스템(18)으로부터 높이 측정치(hm)를 수신할 수 있으며, 높이 측정치(hm)는 이동 가능한 물체(10)의 실제 높이(hUAV)를 나타낼 수 있다. 높이 측정치(hm)는 측정 높이, 예컨대 이동 가능한 물체(10)의 실제 높이(hUAV)를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 감지 장치(19)(예를 들어, 카메라(44), 적외선 촬상 장치, 자외선 촬상 장치, 엑스레이 장치, 초음파 촬상 장치, 레이더장치 등)는 컨트롤러(22) 내부의 높이 제어 모듈(42)에 전달될 수 있는 하나 이상의 높이 측정 신호를 생성할 수 있다. 높이 제어 모듈(42)은 높이 분석기(예를 들어, 높이 분석 모듈)를 포함할 수 있거나, 그렇지 않으면 높이 측정치(hm)에 기초하여 지면에 대한 이동 가능한 물체(10)의 실제 높이(hUAV)를 결정하도록 구성된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 높이 제어 모듈(42)은 감지 시스템(18)으로부터의(예를 들어, 하나의 감지 장치로부터의) 단일 높이 측정 신호에 기초하여, 이동 가능한 물체(10)의 높이 측정치(hm)를 결정할 수 있다. 다른 실시예에서, 높이 제어 모듈(42)은 (예를 들어, 복수의 센서 또는 서로 다른 유형의 센서로부터의) 복수의 높이 측정 신호의 분석 및/또는 감지 시스템(18)에 의해 생성된 다른 데이터에 기초하여, 이동 가능한 물체(10)의 높이 측정치(hm)를 결정할 수 있다.
제어 시스템(35)은 이동 가능한 물체(10)의 높이 측정치(hm)와 이동 가능한 물체(10)의 원하는 높이(hREF) 간의 차이를 결정하도록 구성될 수 있다. 이동 가능한 물체(10)의 원하는 높이(hREF)는 디폴트 높이 값 또는 사용자-선택 높이 값일 수 있다. 즉, 원하는 높이(hREF)는 제어 높이(즉, 이동 가능한 물체(10)가 이동되거나 또는 유지될 높이)일 수 있다. 예를 들어, 사용자는 단말기(26)를 이용하여 원하는 높이(hREF)를 나타내는 입력을 제공할 수 있고, 단말기(26)는 통신 시스템(20)을 통해 제어 시스템에 의해 수신될 수 있는 원하는 높이(hREF)를 나타내는 신호를 생성할 수 있다. 이동 가능한 물체(10)의 높이 측정치(hm) 및 이동 가능한 물체(10)의 원하는 높이(hREF)는 가산기에 입력될 수 있거나 또는 아니면 높이 측정치(hm)와 이동 가능한 물체(10)의 원하는 높이(hREF) 간의 차이(Δh)를 나타내는 신호를 생성하기 위해 처리된다. 이동 가능한 물체의 높이 측정치(hm)와 원하는 높이(hREF) 간의 차이(Δh)는 높이 오차 신호를 나타낼 수 있다. 이 높이 오차 신호는, 이동 가능한 물체의 실제 높이(hUAV)의 피드백 제어를 수행하여 원하는 높이(hREF)를 달성하거나 및/또는 유지하기 위해 높이 제어 모듈(42)에 의해 사용될 수 있다.
제어 시스템(35)은 추가적으로, 기준 속도를 나타내는 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 기준 속도는 이동 가능한 물체(10)의 실제 높이(hUAV)의 피드백 제어에 사용될 이동 가능한 물체의 수평 속도(VDX)일 수 있다. 다른 유형의 기준 속도, 예를 들어 다른 방향의 속도(예를 들어, 이동 가능한 물체(10)의 다른 축, 또는 다른 좌표 시스템이나 기준 시스템의 축을 따른 그리고 이 축을 중심으로 다른 방향의 속도)가 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 이동 가능한 물체(10)의 수평 속도(VDX)는 하나 이상의 센서를 이용하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 이동 가능한 물체(10)에는 이동 가능한 물체(10)의 비행 속도를 측정하도록 구성된 하나 이상의 차압 센서(differential pressure sensor)가 장착될 수 있다. 대안적으로, 추진 조립체(12)에는 각각의 추진 조립체의 회전 속도를 결정하도록 구성된 속도 센서(예를 들어, 마그네틱 센서, 광학 센서, 인코더 등)가 장착될 수 있다. 각각의 추진 조립체의 회전 속도(12)에 기초하여, 컨트롤러(22)는 이동 가능한 물체(10)의 수평 속도(VDX)를 결정하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 수평 속도(VDX)는 (예컨대, 단말기(26)를 통해 사용자에 의해 생성되는) 기준 속도 신호에 대한 수평 속도(VDX)의 맵핑 또는 다른 상관관계에 기초하여 경험적으로 결정될 수 있다. 이동 가능한 물체(10)의 수평 속도(VDX)를 결정하는 다른 방법이 사용될 수 있다.
다른 실시예에서, 기준 속도는 타깃(즉, 타깃 추적의 대상)의 수평 속도일 수 있다. 예를 들어, 일부 상황에서, 이동 가능한 물체(10)는 타깃이 이동하거나 주행함에 따라 소정의 거리에서(또는 소정의 상대 위치로부터) 타깃을 따라가도록 제어될 수 있다. 타깃 추적 동안, 이동 가능한 물체(10)의 수평 속도는 타깃의 수평 속도의 허용가능한 마진과 같거나 그 범위 안에 있을 수 있다. 따라서, 타깃의 결정된 수평 속도가 기준 속도로서 사용되거나 또는 기준 속도를 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 타깃의 수평 속도는 타깃(예를 들어, 탑재된 타깃)과 연관되고 또한 속도 신호를 생성하도록 구성된 속도 센서, 예컨대 대기 속도 센서, 위치 기반 센서(예를 들어, GPS-기반 속도 센서), 경험적인 속도 센서(예를 들어, 모터 속도, 엔진 속도, 휠 속도, 공간 오리엔테이션 등과 같은 다른 파라미터로부터 속도를 결정하도록 구성된 전자 컨트롤러 또는 전자 제어 모듈), 또는 다른 유형의 속도 센서에 의해 결정될 수 있다. 속도 신호는 추가적인 처리를 위해 이동 가능한 물체(10)에 전달될 수 있다. 목표 속도는 레이더, 초음파, 레이저 또는 다른 유형의 속도 검출 시스템과 같은 오프-보드 시스템을 사용하여 또한 또는 대안적으로 결정될 수 있다.
제어 시스템(35)은 이동 가능한 물체의 수평 속도(VDX) 및 높이 측정치(hm)와 이동 가능한 물체(10)의 원하는 높이(hREF) 간의 차이(Δh)에 기초하여, 이동 가능한 물체의 실제 높이(hUAV)를 변경하도록 구성된 제어 신호를 자동 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 높이 제어 모듈(42)은 피드백 제어기를 포함할 수도 있고, 그렇지 않으면 이동 가능한 물체(10)의 하나 이상의 이동 특성을 조정함으로써 이동 가능한 물체(10)의 실제 높이(hUAV)를 변경하고 원하는 높이(hREF)와 높이 측정치(hm) 간의 차이(Δh)를 줄이기 위해, 피드백 제어(예를 들어, PID 제어)를 이용하여 제어 신호를 생성하도록 구성된다. 예를 들어, 높이 제어 모듈(42)에 의해 생성되는 제어 신호는 소정의 수직 제어 속도(VCz)로 실제 높이(hUAV)의 변화를 달성하기 위해 추진 시스템(18)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 즉, 제어 신호는 원하는 높이(hREF)와 높이 측정치(hm) 간의 차이(Δh)를 줄이기 위한 실제 높이(hUAV)의 변화를 달성하기 위해, 수직 제어 속도(VCz)와 동일한 수직 속도(VDz)로 세로 방향으로(예를 들어, 위로 또는 아래로) 이동 가능한 물체(10)를 추진시키게끔 추진 조립체(12)를 제어하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 부드럽고 안정된 비디오 캡쳐를 보장하기 위해, 제어 신호는 이동 가능한 물체(10)를 원하는 수직 제어 속도로 수직 이동시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 바라는 수직 제어 속도를 나타내는 입력(예를 들어, 단말기(26)를 통한 입력)을 제공할 수 있다. 다른 실시예에서, 원하는 수직 제어 속도는 메모리(36)에 저장되거나 또는 통신 시스템(20)을 통해 수신될 수 있는 디폴트 수직 제어 속도일 수 있다. 다른 실시예에서, 높이 제어 모듈(42)은 지도, 알고리즘, 모델, 또는 적어도 하나 이상의 요인, 예컨대 수평 속도(VDx), 현재 수직 속도(VDz), 이동 가능한 물체(10)의 경로 내의 검출된 장애물, 검출된 지형 특성(예를 들어, 언덕, 경사, 움푹 파인 곳, 절벽, 벽 등), 또는 다른 입력에 기반하는 다른 계산에 기초하여, 원하는 제어 속도를 결정하도록 구성될 수 있다.
다른 실시예에서, 제어 시스템(35)은 최대 수직 제어 속도(VCz_MAX)를 결정하고, 타깃 추적 및/또는 자동 높이 제어 중에 최대 수직 제어 속도(VCz_MAX)에 기초하여, 이동 가능한 물체의 높이를 변경하도록 구성된 제어 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 제어 시스템(35)은 이동 가능한 물체(10)의 수평 속도(VDx)에 기초하여 최대 제어 속도(VCz_MAX)를 결정하도록 구성될 수 있다. 즉, 최대 제어 속도(VCz_MAX)는 이동 가능한 물체(10)가 타깃을 따라가거나 또는 추적하는 수평 속도에 기초하여 결정될 수 있다. 최대 제어 속도(VCz_MAX)는 이동 가능한 물체(10)의 실제 높이(hUAV)를 조정하기 위한 최대 허용가능한 수직 속도를 나타낼 수 있다. 일부 실시예에서, 최대 제어 속도(VCz_MAX)는 사용자 입력 명령(예를 들어, 단말기(26)를 통해 생성된 명령)에 응답하여 이동 가능한 물체(10)의 수직 속도(VDz)를 제한할 수 있다. 다른 실시예에서, 최대 제어 속도(VCz_MAX)는 이동 가능한 물체(10)의 실제 높이(hUAV)의 자동 제어(예를 들어, 피드백 제어) 중에 이동 가능한 물체(10)의 수직 속도(VDz)를 제한할 수 있다.
일부 실시예에서, 아래의 수학식에 나타낸 바와 같이, 수직 제어 속도(예를 들어, 디폴트 또는 사용자가 선택한 수직 제어 속도) 및/또는 최대 수직 제어 속도(VCz_MAX)는 제1 수직 제어 스케일 팩터(k1)와 이동 가능한 물체(10)의 수평 속도(VDx)의 곱에 비례할 수 있다.
VCz_MAX = k1 Х VDx
일부 실시예에서, 제1 수직 제어 스케일 팩터(k1)는 경험적으로 결정될 수 있으며, 목표 추적 및/또는 자동 높이 제어 중에 프로세서(38)에 의한 액세스를 위해 메모리(36) 내부에 저장되어 있을 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 수직 제어 스케일 팩터(k1)는 하나 이상의 요인, 예컨대 이동 가능한 물체(10)의 현재 수직 속도(VDz), 이동 가능한 물체(10)의 경로 내의 검출된 장애물, 검출된 지형 특성(예를 들어, 언덕, 경사, 움푹 파인 곳, 절벽, 벽 등), 또는 다른 입력에 기초하여 제어 시스템(35)에 의해(예를 들어, 높이 제어 모듈(42)에 의해) 결정될 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 수직 제어 스케일 팩터(k1)는 사용자에 의해 선택될 수 있다. 예를 들어, 사용자는, k1에 대한 사전 선택된 값의 목록에서 선택하거나 또는 최소값과 최대값 사이의 k1의 값을 조정하기 위해, 원하는 제1 수직 제어 스케일 팩터(k1) (예를 들어, k1에 대한 원하는 값)를 나타내는 사용자 입력(예를 들어, 단말기(26)를 통한 입력)을 제공하도록 허용될 수 있다. 제1 수직 제어 스케일 팩터(k1)를 나타내는 입력을 결정하거나 제공하는 다른 방법이 사용될 수 있다.
제1 수직 제어 스케일 팩터(k1)를 선택함으로써, 이동 가능한 물체(10)의 실제 높이(hUAV)가 자동으로 제어되는 경우(예를 들어, 타깃 추적 중에), 사용자는 이동 가능한 물체(10)가 수직 방향으로 이동하는 속도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 이동 가능한 물체(10)가 타깃을 보는 높이를 신속하게 변경하는 것이 허용되면, 또는 경험이 많은 오퍼레이터가 이동 가능한 물체(10)를 제어하는 경우, 더 높은 제1 수직 제어 스케일 팩터(k1)가 선택될 수 있다. 반대로, 이동 가능한 물체(10)가 타깃을 보는 높이를 신속하게 변경하는 것이 허용되지 않는 경우, 또는 이동 가능한 물체(10)의 오퍼레이터가 경험이 적은 경우, 더 낮은 제1 수직 제어 스케일 팩터(k1)가 선택될 수 있다.
복수의 수직 제어 스케일 팩터를 구분하는 경우(예를 들어, 제1 수직 제어 스케일 팩터(k1)와 제2 수직 제어 스케일 팩터(k2)를 구별하기 위해), 제1 수직 제어 스케일 팩터(k1)와 관련하여 본 명세서에서 사용된 "제1"이라는 단어가 편의와 명료성을 위해서만 사용될 뿐이라는 것을 유의해야 한다. 유사하게, 다른 수직 제어 스케일 팩터와 관련하여 "제2", "제3" 등의 단어의 사용은 본 설명에서 편의를 위해 그리고 수직 제어 스케일 팩터를 구별하기 위한 것일 뿐이다.
일부 실시예에서, 이동 가능한 물체(10)의 실제 높이(hUAV)를 타깃 추적 및/또는 자동 높이 제어 중에 얼마만큼 조정하는지를 제한하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 타깃이 지표면 위나 아래로 연장되는 높이나 깊이를 가진 지형 특성 또는 장애물 위, 아래 또는 근처에서 움직이는 경우, 지형 특성이나 장애물과 지면 사이의 높이 차이로 인해 높이 측정치(hm)와 UAV의 원하는 높이(hREF) 간에 차이(Δh)가 증가할 수 있다. 이 증가에 응답하여, 제어 시스템(35)은 (예를 들어, 전술한 바와 같이 PID 제어를 이용하여) 이동 가능한 물체의 실제 높이(hUAV)를 변경하고, 이후 이동 가능한 물체(10)가 지형 특성 또는 장애물을 통과한 후에 실제 높이(hUAV)를 재조정할 수 있다. 이러한 높이 조정은 감지 장치(19)에 의해 수집되는 광학 데이터의 품질에 영향을 미칠 수 있거나 및/또는 반작용할 대단한 스킬을 요구할 수 있다.
제어 시스템(35)이 이동 가능한 물체(10)의 비행 경로 내의 또는 그 부근의 지형 특성 또는 장애물에 반응하는 정도를 줄이도록 돕기 위해, 제어 시스템(35)은 최대 허용가능한 높이 변화(ΔZmax)를 결정하고, 최대 허용가능한 높이 변화(ΔZmax)에 기초하여 이동 가능한 물체(10)의 실제 높이(hUAV)를 변경하도록 구성된 제어 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 이제 도 7a, 도 7b, 도 8를 참조하면, 최대 허용가능한 높이 변화(ΔZmax)는 제2 수직 제어 스케일 팩터(k2)에 기초하여 결정될 수 있다. 최대 허용가능한 높이 변화(ΔZmax)는 지형 특성 또는 장애물의 수평 길이 측정치(ΔX)와 같은 지형 측정치에 기초하여 또한 또는 대안적으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 아래의 수학식에 나타낸 바와 같이, 최대 허용가능한 높이 변화(ΔZmax)는 제2 수직 제어 스케일 팩터(k2)와 수평 길이 측정치(ΔX)의 곱에 비례할 수 있다.
ΔZmax = k2 Х ΔX
일부 실시예에서, 제2 수직 제어 스케일 팩터(k2)는 타깃 추적 및/또는 자동 높이 제어 중에 경험적으로 결정되고, 프로세서(38)에 의한 액세스를 위한 메모리(36) 내에 저장될 수 있다. 다른 실시예에서, 제2 수직 제어 스케일 팩터(k2)는 하나 이상의 요인, 예컨대 이동 가능한 물체(10)의 현재 수직 속도(VDz) 또는 수평 속도(VDx), 이동 가능한 물체(10)의 경로 내의 검출된 장애물, 검출된 지형 특성(예를 들어, 언덕, 경사, 움푹 파인 곳, 절벽, 벽 등), 또는 다른 입력에 기초하여 제어 시스템(35)에 의해(예를 들어, 프로세서(38) 또는 높이 제어 모듈(42)에 의해) 결정될 수 있다. 다른 실시예에서, 제2 수직 제어 스케일 팩터(k2)는 사용자에 의해 선택될 수 있다. 예를 들어, k2에 대한 사전 선택된 값의 목록에서 선택하기 위해 또는 최소값과 최대값 사이의 k2의 값을 조정하기 위해, 사용자는 원하는 제2 수직 제어 스케일 팩터(k2)(예를 들어, k2에 대한 원하는 값)를 나타내는 사용자 입력(예를 들어, 단말기(26)를 통한 입력)을 제공하도록 허용될 수 있다. 제2 수직 제어 스케일 팩터(k2)를 나타내는 입력을 결정하거나 제공하는 다른 방법이 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, k2는 k1과 동일하거나 또는 같을 수 있다. 다른 실시예에서, k1 및 k2는 서로 다르거나 및/또는 개별적으로 결정될 수 있다.
제2 수직 제어 스케일 팩터(k2)를 선택함으로써, 이동 가능한 물체(10)의 실제 높이(hUAV)가 자동으로 제어되는 경우(예를 들어, 타깃 추적 중에), 사용자는 이동 가능한 물체(10)의 높이 변화를 제어하거나 또는 제한할 수 있다. 예를 들어, 타깃 추적 중에 이동 가능한 물체(10)가 더 큰 높이 변화를 하도록 허용하는 경우에는 또는 경험이 많은 오퍼레이터가 이동 가능한 물체(10)를 제어하는 경우에는, 더 높은 제2 수직 제어 스케일 팩터(k2)가 선택될 수 있다. 반대로, 타깃 추적 중에(즉, 보다 작은 높이 변화가 바람직한 경우) 이동 가능한 물체(10)가 크거나 급격한 높이 변화를 하도록 하는 것이 허용되지 않는 경우에는 또는 이동 가능한 물체(10)의 오퍼레이더가 경험이 적은 경우에는, 더 낮은 제2 수직 제어 스케일 팩터(k2)가 선택될 수 있다.
지형 측정치는 하나 이상의 감지 장치(19)를 포함하는 감지 시스템(18)을 이용하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 지형 측정치는 하나 이상의 장치, 예컨대 카메라(예를 들어, 카메라(44)), 적외선 촬상 장치, 자외선 촬상 장치, 엑스레이 장치, 초음파 촬상 장치, 레이더장치, 레이저 장치 등을 이용하여 생성될 수 있다. 일부 실시예에서, 지형 측정치는 수평 길이 측정치(ΔX)일 수 있다. 수평 길이 측정치(ΔX)는 수평 방향의 지형 특성 또는 장애물의 길이이거나 또는 그 길이에 대응할 수 있다. 예를 들어, 길이 측정치(ΔX)는 표면(예를 들어, 상부면, 하부면 또는 측면) 또는 표면 부분(예를 들어, 표면의 섹션, 표면 상의 높아진 특징 또는 함몰된 특징 등), 전체 길이 또는 최대 길이, 직경, 단면 길이, 깊이, 또는 지형 특성 또는 장애물의 다른 측면의 길이에 대응할 수 있다.
도 8을 참조하면, 제어 시스템(35)은 전술한 바와 같이 감지 시스템(18)으로부터 지형 측정치를 나타내는 신호를 획득하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 지형 측정치를 나타내는 신호는 수평 길이 측정치(ΔX)와 같은 측정 값에 대응할 수 있다. 다른 실시예에서, 높이 제어 모듈(42)은 지형 분석기(예를 들어, 지형 분석 모듈)를 포함하거나, 그렇지 않으면 지형 측정치를 나타내는 신호를 처리하고, 지형 측정 값(예를 들어, ΔX)에 대응하는 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 제어 시스템(35) 또는 그 구성 요소 중 하나(예를 들어, 높이 제어 모듈(42))는 이동 가능한 물체(10)의 실제 높이(hUAV)의 피드백 제어를 수행하기 위한 입력으로서 지형 측정치를 이용하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 제어 시스템(35)은 지형 측정치(예를 들어, 수평 길이 측정치(Δx))에 기초하여(또는 추가로 기초하여) 이동 가능한 물체의 실제 높이(hUAV)를 변경하도록 구성된 제어 신호를 자동으로 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 높이 제어 모듈(42)은 피드백 컨트롤러를 포함하거나, 또는 그렇지 않으면 최대 허용가능한 높이 변화(ΔZmax)에 기초하여 이동 가능한 물체(10)의 높이 변화를 제한하기 위해, 피드백 제어(예를 들어, PID 제어)를 이용하여 제어 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 높이 제어 모듈(42)에 의해 생성된 제어 신호는 최대 허용가능한 높이 변화(Δzmax) 안에서 높이 변화를 허용하기 위해 추진 시스템(18)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 즉, 원하는 높이(hREF)와 높이 측정치(hm) 간의 차이(Δh)를 줄이기 위한 실제 높이(hUAV)의 변화를 달성하기 위해, 제어 신호는 이동 가능한 물체(10)를 수직 제어 속도(VCz)와 동일한 수직 속도(VDz)로 수직 방향으로(예를 들어, 위 또는 아래로) 추진시키기 위해 추진 조립체(12)를 최대 허용가능한 높이 변화(ΔZmax) 안에서 제어하도록 구성될 수 있다.
따라서, 개시된 제어 시스템은 타깃 추적 중에 자동으로 이동 가능한 물체(10)의 실제 높이(hUAV)를 자동 조절함으로써, 이동 가능한 물체(10)의 제어를 단순화하고, 더 높은 품질 광학 데이터가 수집될 수 있게 하며, 이동 가능한 물체(10)를 효과적으로 작동시키는 데 필요한 스킬과 경험의 수준을 낮춰준다. 본 개시된 제어 시스템은 또한 이동 가능한 물체(10)의 높이 조정이 타깃 추적 중에 이루어지는 속도를 제어함으로써, 수집된 광학 데이터의 품질을 향상시키고 또한 이동 가능한 물체(10)의 높이 제어를 단순화할 수 있다. 개시된 제어 시스템은 또한 타깃 추적 중에 이동 가능한 대상물 (10)의 최대 높이 조정을 제어함으로써, 이동 가능한 물체(10)의 높이를 타깃 추적을 위한 원하는 높이로 복원하는 데 필요한 후속 보정의 양을 제한할 수 있다.
당업자에게는 개시된 방법 및 시스템에 대해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있다는 것이 명백할 것이다. 다른 실시예는 명세서 및 개시된 방법과 시스템의 실시를 고려하여 당업자에게 명백할 것이다. 명세서 및 실시예는 단지 예시적인 것이라고 간주해야 하며, 진정한 범위는 다음의 청구 범위 및 그 등가물로 나타내고자 한다.

Claims (30)

  1. 타깃을 추적하도록 이동 가능한 물체를 제어하는 방법으로서,
    상기 이동 가능한 물체의 원하는 높이와 측정된 높이 간의 차이를 결정하는 단계;
    상기 이동 가능한 물체 또는 상기 타깃의 기준 속도를 결정하는 단계;
    상기 원하는 높이와 상기 측정된 높이 간의 상기 차이 및 상기 기준 속도에 기초하여 상기 이동 가능한 물체를 조정하는 단계; 및
    상기 기준 속도에 기초하여 수직 제어 속도를 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 이동 가능한 물체를 조정하는 단계는,
    상기 원하는 높이와 상기 측정된 높이 간의 상기 차이를 줄이기 위해 상기 이동 가능한 물체의 하나 이상의 이동 특성을 조정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 기준 속도는 상기 이동 가능한 물체 또는 상기 타깃의 수평 속도이고,
    상기 수직 제어 속도를 결정하는 단계는,
    상기 조정 중에 상기 수평 속도에 비례하여 상기 수직 제어 속도를 결정하는 단계
    를 포함하는, 이동 가능한 물체를 제어하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동 가능한 물체를 제어하는 방법은,
    수직 제어 스케일 팩터(vertical control scale factor)에 기초하여 허용가능한 높이 변화를 결정하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 허용가능한 높이 변화를 결정하는 단계는,
    지형 측정치에 기초하여 허용가능한 높이 변화를 결정하는 단계
    를 포함하는, 이동 가능한 물체를 제어하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지형 측정치는 지면 상의 물체의 표면 부분의 길이에 대응하거나, 또는
    상기 허용가능한 높이 변화를 결정하는 단계는,
    상기 지형 측정치에 비례하여 허용가능한 높이 변화를 결정하는 단계
    를 포함하는, 이동 가능한 물체를 제어하는 방법.
  4. 타깃을 추적하도록 이동 가능한 물체를 제어하는 시스템으로서,
    명령이 저장되어 있는 메모리; 및
    프로세서를 가진 컨트롤러
    를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 이동 가능한 물체의 원하는 높이와 측정된 높이 간의 차이를 결정하고;
    상기 이동 가능한 물체 또는 상기 타깃의 기준 속도를 결정하며;
    상기 원하는 높이와 상기 측정된 높이 간의 상기 차이 및 상기 기준 속도에 기초하여 상기 이동 가능한 물체를 조정하고;
    상기 기준 속도에 기초하여 상기 이동 가능한 물체의 수직 제어 속도를 결정하기 위해 상기 명령을 실행하도록 구성되고,
    상기 프로세서는 추가적으로, 상기 이동 가능한 물체의 하나 이상의 이동 특성을 조절하여 상기 원하는 높이와 상기 측정된 높이 간의 상기 차이를 줄이기 위해 상기 명령을 실행하도록 구성된, 이동 가능한 물체를 제어하는 시스템.
    상기 기준 속도는 상기 이동 가능한 물체 또는 상기 타깃의 수평 속도이고,
    상기 프로세서는 추가적으로, 상기 조정 중에 상기 수평 속도에 비례하여 상기 수직 제어 속도를 결정하기 위해 상기 명령을 실행하도록 구성된, 이동 가능한 물체를 제어하는 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프로세서는 추가적으로, 상기 수직 제어 속도에 기초하여 상기 이동 가능한 물체의 실제 높이를 조정하기 위해 상기 명령을 실행하도록 구성되고,
    상기 프로세서는 추가적으로, 허용가능한 높이 변화에 기초하여 상기 이동 가능한 물체의 실제 높이를 조정하기 위해 상기 명령을 실행하도록 구성된, 이동 가능한 물체를 제어하는 시스템.
  6. 무인 항공기(unmanned aerial vehicle, UAV)로서,
    추진 장치; 및
    제4항에 따른 이동 가능한 물체를 제어하는 시스템 - 상기 컨트롤러는 상기 추진 장치와 통신하고 타깃 물체를 추적하기 위해 상기 UAV를 제어하도록 구성된 컨트롤러 -
    을 포함하고,
    상기 기준 속도는 수평 속도인, 무인 항공기(UAV).
  7. 제6항에 있어서,
    상기 프로세서는, 수직 제어 속도에 기초하여 상기 UAV의 실제 높이를 조절함으로써 상기 UAV를 조정하기 위해 상기 명령을 실행하도록 구성되고,
    상기 수직 제어 속도는 디폴트 수직 제어 속도, 사용자가 선택한 수직 제어 속도, 및 상기 프로세서에 의해 결정되는 최대 수직 제어 속도 중 하나이고, 상기 최대 수직 제어 속도는 상기 UAV의 수직 제어 스케일 팩터(vertical control scale factor)와 수평 속도에 기초하는, 무인 항공기(UAV).
  8. 제6항에 있어서,
    상기 프로세서는, 수직 제어 스케일 팩터 또는 지형 측정치에 기초하는 허용가능한 높이 변화에 기초하여 상기 UAV의 실제 높이를 조절함으로써 상기 UAV를 조정하기 위해 상기 명령을 실행하도록 구성되고,
    상기 수직 제어 스케일 팩터는 디폴트 수직 제어 스케일 팩터이거나, 또는 상기 프로세서에 의해 결정되거나, 또는 사용자에 의해 선택 가능한, 무인 항공기(UAV).
  9. 명령을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    상기 명령이 실행되는 경우, 컴퓨터로 하여금 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 이동 가능한 물체를 제어하는 방법을 수행하게 하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
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